这只3D打印的狗鼻子能够让危险品无处遁形

小狐狸 2016-12-04

日前,美国一群专攻流体动力学的研究人员发现,如果将一只通过3D打印获得的仿狗鼻结构安装在用来探测爆炸物品的检测仪器的吸气管尾端,便可以大幅提升该仪器的灵敏度。

供职于美国国家标准与技术研究所的马修·斯塔墨提斯(Matthew Staymates)主导了该项研究,他从犬只想要辨识事物的“主动嗅探”行为中获得了启发。记录下该行为的高速影像显示,犬类动物首先会呼出气体,然后猛烈吸回,使得携带不同气味的微粒充满鼻腔,进而供大约3亿的嗅觉器官受体细胞分辨比对。

因此,借助3D打印机的帮助,斯塔墨提斯为爆炸物品探测装置设计了一种装置,后者模仿了一只母拉布拉多寻回犬的鼻子的外部功能,包括了外形、方向以及鼻腔结构。

在测试中,通过对空气样本进行检测,对于采取连续吸入方式的传统检测仪器来说,采取“主动嗅探”技术能够将灵敏度提升4至18倍,改善幅度的差异主要受到探头与气体来源之间的距离影响。

对此,斯塔墨提斯表示,犬类动物就是一个活生生的空气动力学采样系统,其通过流体力学原理以及吸取行为来改善力学性能,能够扩大对气味粒子的感知范围。借助该仿生学原理设计的气体采样装置能够用于对爆炸物品、毒品、病原体甚至癌症的检测。

接下来,研究人员在一台市售的检测仪器中安装了上述经由仿生学原则设计的3D打印吸入部件,让气流的吸入方式与犬类动物相仿,而非传统上每次间隔10秒的吸入操作。在4厘米的距离范围内,上述改动将检测仪器的灵敏度提升了多达16倍。

斯塔墨提斯表示,上述惊人的空气采样效率说明了为何犬只被广泛应用于搜索领域,而研究团队将会继续工作,在灵敏度、精确度以及速度方面进行改进。

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